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Il microbiota cutaneo è un ecosistema complesso e dinamico composto principalmente da batteri con funghi, virus e archei in percentuale minore. I microrganismi colonizzano lo strato corneo dell'epidermide, gli annessi cutanei come il sudore, le ghiandole sebacee e i follicoli piliferi, e i compartimenti subepidermici (Figura 1). La composizione del microbiota cutaneo varia a seconda dei siti corporei e delle loro caratteristiche fisiologiche, come la temperatura, il pH, l'umidità e il contenuto di sebo, che costituiscono le tre nicchie ecologiche principali che comprendono ambienti umidi, secchi e sebacei. I nostri coabitanti microbici partecipano in modo determinante alla formazione e al mantenimento dei processi fisiologici essenziali. Il Cutibacterium acnes (ex Propionibacterium acnes) è rappresentato in modo predominante nel microbiota, soprattutto nei siti sebacei ricchi di sebo (viso e fronte, cuoio capelluto, schiena, torace) e nelle unità pilosebacee, rappresentandone oltre il 95% (fino a 106 batteri/cm2) (1,2). Per sopravvivere nell'ambiente duro e ricco di lipidi di queste unità, C acnes ha acquisito geni per modulare e metabolizzare i lipidi della pelle dell'ospite.

I progressi delle tecnologie di sequenziamento, combinati con una forte riduzione dei prezzi e dei tempi di ottenimento dei risultati, hanno permesso di aumentare continuamente il numero di studi sulla comunità microbica con una profondità e una risoluzione senza precedenti. Ciò ha fornito nuove conoscenze sulla composizione del microbiota cutaneo e ha sottolineato l'importanza delle differenze tra i ceppi. La maggiore consapevolezza degli aspetti benefici del microbiota commensale ha portato a una rivalutazione di alcuni gruppi batterici. Cambio di paradigma su Cutibacterium acnes! Storicamente presentato solo come un patogeno cutaneo, nonostante la sua presenza ubiquitaria e la sua abbondanza sulla pelle sana, il suo ruolo è più complesso (3). Non tutti i ceppi sono uguali (4). Le tecnologie di deep sequencing hanno rivelato l'elevata diversità dei ceppi di C. acnes con tre sottospecie che presentano differenze genetiche e morfologiche e sei filotipi principali: sottospecie acnes (comprendente i filotipi IA1, IA2, IB, IC), sottospecie defendes (filotipo II) e sottospecie elongatum (filotipo III) (5). Sulla base della filogenesi del core genome di C. acnes, è stato creato uno schema di tipizzazione di sequenza a singolo locus (SLST) in grado di identificare 10 lignaggi in totale (tipi A-L) (6).

Molteplici evidenze suggeriscono che la diversità microbica è fondamentale per la salute della pelle, mentre le patologie cutanee sono associate a una diminuzione della diversità piuttosto che a una proliferazione delle specie. Ad esempio, una diminuzione della diversità tra i sei gruppi di C. acnes, piuttosto che la sua proliferazione, è stata associata alla progressione dell’acne (7,8).

AMINE ZORGANI           LISA BECKERMANN

FRANCOIS BRILLET           PASCAL YVON*

S-Biomedic | Belgio

*Autore corrispondente

Pascal Yvon, PharmD, MBA, attualmente lavora come General Manager - Americas presso Sharon Personal Care (USA).

Vanta oltre 25 anni di esperienza globale nell’ambito delle Scienze Biologiche inclusi i settori cosmetico, biotecnologico, farmaceutico, nutrizionale e diagnostico. Ha lavorato per multinazionali e start-up ricoprendo posizioni di vendita, marketing, project management, sviluppo aziendale e direzione generale. Dopo aver trascorso la prima metà della sua carriera in Francia e la seconda metà negli Stati Uniti, il Dr. Yvon ha approfondito la sua esperienza con sensibilità multiculturale e un approccio internazionale. Ha fondato BioSciences Expansion, LLC nel 2009, fornendo servizi di consulenza, da quelli strategici a quelli operativi, alle società di Scienze Biologiche per ampliare il proprio coinvolgimento nel mercato statunitense. È autore di numerosi articoli su riviste specializzate, comprese rubriche di stampo normativo sui cosmetici, ed è speaker durante i principali eventi e conferenze del settore. Il Dr. Yvon ha conseguito un dottorato in farmacia presso la Pharmacy University di Parigi e un Executive MBA presso la Rutgers University, NJ. È membro della Society of Cosmetic Chemists, New York Chapter.

Le più recenti tecnologie di deep sequencing hanno inoltre permesso l'identificazione di molti filotipi e ceppi di C. acnes che svolgono importanti ruoli benefici come sentinella del microbioma per l'omeostasi e la salute della pelle (9). C. acnes è in grado di contribuire alla salute della pelle attraverso la resistenza alla colonizzazione (cioè prevenendo la colonizzazione e l'invasione di agenti patogeni attraverso l'idrolisi dei trigliceridi nel sebo e il rilascio di acidi grassi liberi che sono antimicrobici e garantiscono il pH acido della superficie cutanea), producendo peptidi antimicrobici o altri metaboliti benefici e modulando positivamente il sistema immunitario.

Di particolare interesse è la proteina RoxP che è la proteina secreta in modo unico e più abbondante da C. acnes e viene prodotta in vivo sulla pelle sana (10,11). La RoxP mantiene l'omeostasi redox sulla pelle e funge da antiossidante, proteggendo dallo stress ossidativo causato da specie reattive dell'ossigeno (ROS) dannose provenienti da fattori di stress esterni come le radiazioni UV (12). La RoxP è il primo enzima antiossidante batterico extracellulare ad essere stato caratterizzato. L'attività antiossidante della RoxP è stata valutata e confrontata con quella della vitamina C, un noto antiossidante utilizzato nella cosmesi, e del melograno, una fonte naturale ricca di antiossidanti, utilizzando il saggio ORAC (Oxygen Radical Absorbance Capacity). Il saggio ORAC è un metodo standard utilizzato per valutare la capacità antiossidante di liquidi fisiologici, alimenti, bevande e prodotti naturali. Misura quantitativamente la capacità di un campione di neutralizzare i radicali liberi che hanno il potenziale di reagire con i componenti cellulari e danneggiarli. La RoxP ha mostrato un'attività antiossidante superiore a quella della vitamina C e molto più elevata di quella del melograno (Figura 2).

L'invecchiamento cutaneo è un processo naturale multifattoriale che inizia dalla nascita e che è condizionato da fattori intrinseci, come la genetica, e da fattori estrinseci, come l'esposizione cumulativa ai raggi UV, all'inquinamento, ecc. Provoca cambiamenti nella fisiologia della pelle, come la diminuzione dello spessore epidermico, la riduzione del contenuto di acqua, la diminuzione della secrezione di sebo, l'aumento del livello di pH sulla superficie della pelle, ecc. Con l'avanzare dell'età si osservano cambiamenti fenotipici con segni visibili, come macchie senili, rughe, ridotta elasticità, secchezza. Questo fenomeno è ancora più sviluppato con l'odierno aumento dell'aspettativa di vita media.

L'invecchiamento e i cambiamenti nella composizione del microbiota cutaneo sono stati valutati in diversi studi recenti che hanno coinvolto vari siti corporei e tipi di pelle asiatiche e caucasiche (13,14,15,16). La diversità e la composizione tassonomica del microbiota cutaneo cambiano con l'invecchiamento cronologico. È stato suggerito che il microbioma cutaneo potrebbe essere utilizzato come nuovo indicatore per quantificare l'età della pelle, indipendentemente dall'età cronologica (13). Uno studio recente ha dimostrato che il microbioma cutaneo è un miglior predittore dell'età cronologica rispetto al microbioma orale o intestinale (17). Dagli studi sono emerse due considerazioni importanti:

• maggiore diversità alfa, cioè ricchezza di specie batteriche, nel gruppo più anziano rispetto a quello più giovane,
• l'abbondanza relativa di C. acnes è diminuita nel gruppo di età più avanzata.

Quando l'abbondanza relativa di C. acnes diminuisce con l'età cronologica, diminuiscono anche i metaboliti benefici prodotti per la nostra pelle, come il RoxP. Con l'avanzare dell'età, alla nostra pelle mancano le ottime sostanze prodotte dai nostri microbiomi "giovani". Una minore abbondanza di C. acnes quindi, conferisce una minore capacità di tollerare lo stress ossidativo, culminando così in un'alterata omeostasi redox (10,12). La pelle invecchiata è più soggetta ai danni dei raggi UV e dei radicali nocivi.

Numerosi studi clinici osservazionali hanno dimostrato una riduzione significativa della popolazione di C. acnes in condizioni associate a difetti della barriera cutanea, come la psoriasi e la dermatite atopica (18). Il microbiota cutaneo (in particolare C. acnes) è stato identificato come un fattore importante nelle funzioni della barriera cutanea.

Abbiamo studiato l'applicazione di un probiotico topico a base di C. acnes sulla capacità funzionale della pelle stressata in uno studio clinico randomizzato e controllato con placebo in doppio cieco. Il prodotto in studio era composto da ceppi di C. acnes selezionati per l'elevata produzione della proteina antiossidante RoxP. L'obiettivo principale di questo studio clinico era quello di valutare la sicurezza e l'efficacia del prodotto in sperimentazione sulla base dei segni clinici e misurando la capacità funzionale della pelle dopo tape-stripping. Un gruppo di 20 volontarie sane (41 ± 10 anni) è stato reclutato per lo studio. Sono state definite due aree sull'avambraccio, una per il prodotto in sperimentazione contenente il ceppo di C. acnes e l'altra per il placebo. La quantità di RoxP è stata determinata sui nastri adesivi utilizzati per lo stripping. Al basale, sono state effettuate misurazioni (arrossamento cutaneo, idratazione cutanea e perdita di acqua transepidermica o TEWL) su entrambe le aree. Successivamente, le aree sono state sottoposte a stripping, i prodotti sono stati applicati e dopo 1 ora sono state ripetute le misurazioni. Il probiotico topico e il placebo sono stati applicati una volta al giorno per 11 giorni. Al 12° giorno sono state ripetute sia le misurazioni che lo stripping.

Nella misurazione della TEWL, abbiamo osservato un effetto di recupero significativamente migliore dopo lo il tape-stripping nell'area trattata con il prodotto in sperimentazione rispetto al placebo (figura 3,a). Questo miglioramento si è verificato sia dopo 1 ora di applicazione sia dopo 12 giorni di applicazione. Dopo 1 ora dal tape-stripping, sia l’area che aveva ricevuto il probiotico vivo e sia quella con placebo sono tornata ai livelli di arrossamento precedenti allo stripping, indicando che il probiotico vivo C. acnes non aveva indotto alcuna irritazione sulla pelle danneggiata. Non sono state riscontrate differenze significative né al giorno 1 né al giorno 12 per quanto riguarda l'arrossamento o l'idratazione della pelle. I miglioramenti osservati con il prodotto topico a base di C. acnes sulla misurazione della TEWL sono ben correlati con un aumento significativo della concentrazione di RoxP sull'area cutanea trattata dopo 12 giorni (figura 3,b), suggerendo fortemente che il probiotico applicato è metabolicamente attivo sulla superficie della pelle e pienamente in grado di rilasciare antiossidanti "in loco" adatti a questo ambiente.

In conclusione, il prodotto sperimentale contenente il probiotico topico C. acnes è stato ben tollerato e aumenta la capacità funzionale della pelle. Abbiamo dimostrato per la prima volta che l'applicazione di un ceppo vivo di C. acnes accuratamente selezionato come probiotico topico supporta la capacità funzionale della pelle rafforzando la funzionalità della barriera cutanea. Abbiamo ipotizzato che ciò sia dovuto a una maggiore secrezione dell'antiossidante RoxP.

Man mano che impariamo a conoscere meglio la composizione del microbiota cutaneo, la diversità delle specie batteriche e i loro contributi critici alla salute della pelle, ci stiamo allontanando da una visione semplicistica delle specie "cattive" di cui dobbiamo sbarazzarci per passare a un processo più specifico con ceppi selezionati per una modulazione mirata della composizione del microbioma cutaneo. Si tratta di un approccio adeguato per affrontare più efficacemente molti problemi della pelle e condizioni disbiotiche. Tuttavia, le affermazioni vere e autorevoli possono essere fatte solo con dati scientifici. La selezione dei ceppi corretti di una particolare specie in una libreria geneticamente diversificata e/o dei loro componenti derivati è una strategia intelligente per ottenere un risultato perfettamente adatto a una determinata applicazione e ai benefici desiderati. Per un'efficacia ottimale nella modulazione del microbioma cutaneo, si raccomanda vivamente di utilizzare le specie naturalmente presenti sulla pelle. Un recente studio clinico ha dimostrato che la composizione del microbiota cutaneo può essere modulata dall'applicazione topica di ceppi benefici specifici di C. acnes provenienti da individui sani (19). I modulatori del microbioma cutaneo comprendono 3 categorie: probiotici, postbiotici e prebiotici. Le loro definizioni nel contesto specifico dei cosmetici sono state fornite di recente (20). L'applicazione topica di cosmetici contenenti modulatori del microbioma cutaneo è un approccio innovativo ed efficace per la salute della pelle.

Le nuove conoscenze sul commensale predominante della pelle C. acnes, la sua elevata diversità di ceppi e la conoscenza del ruolo critico di specifici ceppi per la salute della pelle hanno permesso di sviluppare nuovi attivi probiotici e postbiotici da ceppi selezionati per la modulazione mirata della pelle. Questi prodotti offrono un approccio efficace per un'ampia gamma di applicazioni nei settori della cosmetica e della dermatologia.

^§Articolo pubblicato su HPC Today e tradotto da TKS Publisher
Pascal Yvon et al., “Cutibacterium acnes: paradigm shift for skin health from pathogens to assets in healthy aging and beyond”, HPC Today March/April 2023 Vol 18(2), pp. 6-9.

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